JP3998450B2 - 多孔質光ファイバ母材の製造装置 - Google Patents
多孔質光ファイバ母材の製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3998450B2 JP3998450B2 JP2001319459A JP2001319459A JP3998450B2 JP 3998450 B2 JP3998450 B2 JP 3998450B2 JP 2001319459 A JP2001319459 A JP 2001319459A JP 2001319459 A JP2001319459 A JP 2001319459A JP 3998450 B2 JP3998450 B2 JP 3998450B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction chamber
- optical fiber
- fiber preform
- burner
- porous optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01406—Deposition reactors therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/50—Multiple burner arrangements
- C03B2207/54—Multiple burner arrangements combined with means for heating the deposit, e.g. non-deposition burner
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はいわゆるＶＡＤ法で、高品質な光ファイバ母材を安定して製造することのできる多孔質光ファイバ母材の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法として、ＶＡＤ法はよく知られている。この方法では、回転しつつ上昇するシャフトに出発部材を取り付け、反応室内に垂下し、反応室内に設置されたコア堆積用バーナとクラッド堆積用バーナにより生成されたガラス微粒子を出発部材の先端に堆積させて、コア層とクラッド層からなる多孔質光ファイバ母材（以下、単に多孔質母材と称する）が製造される。
【０００３】
生成されたガラス微粒子の出発部材への堆積効率は100 %にはならず、付着・堆積されなかった余剰のガラス微粒子が製造の間を通して発生している。この余剰ガラス微粒子の大部分は、排気ガス等の他の気体とともに反応室に別途設けられた排気口より反応室外に排出される。しかしながら、バーナで生成されてから排出されるまでの間に、その一部は反応室の天井や側壁に付着する。
ガラス微粒子の生成は、一般的には原料ガスとしてSiCl4のような塩化物を酸水素火炎中に噴出し、火炎加水分解反応により行われる。この反応で生じる水蒸気や塩酸といった排気されるべきガスや出発部材に付着・堆積されなかった余剰ガラス微粒子は高温状態にあり、反応室の上部に設けられた上室に侵入しようとする。
【０００４】
上室は反応室ほど高温にならないので、上記のようなガスが侵入すると、水蒸気は凝縮して塩酸が上室の壁面に付着する。上室が金属製である場合には塩酸によって腐食される。たとえ腐食されにくい物質で上室が構成されていても、製造後の装置の掃除は困難で厄介である。さらに、余剰ガラス微粒子が塩酸で湿った壁面に付着し、製造後の装置の掃除をさらに困難にする。
また、余剰ガラス微粒子は、多孔質母材の表面に細かく樹形状に成長し、その後のガラス化工程で表面の微小な突起となり，屈折率分布測定の障害となる。
このような事態を避けるため、一般的に上室の上方から反応室に向けて、下向きの気流を生じさせるという対策が取られている。このことにより、上室内での余剰ガラス微粒子の壁面付着はある程度防止できるが、反応室内の天井や壁面への付着を防止することはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による製造方法は、多孔質母材の製造の後半において、反応室の内壁に付着・堆積したガラス微粒子が剥離・落下し、反応室内に飛散したガラス微粒子が製造中の多孔質母材に付着し、ガラス化後の光ファイバ母材中に気泡や異物を生じる原因となることがあった。
近年、光ファイバの需要の伸びとともに低コスト化が要求され、そのために光ファイバ母材の大型化が急務となっている。製造する光ファイバ母材を大きくするためには当然、原料供給量を増やす必要がある。原料供給量が増加すると、堆積効率が変化しなくても余剰ガラス微粒子は増加し、そのため従来技術では、上述のような反応室の内壁に付着・堆積したガラス微粒子が剥離する頻度の上昇は避けられなかった。
【０００６】
余剰ガラス微粒子の排出効率を高めるために、吸排気量を増加させるという方法が挙げられるが、この方法は、反応室内の気流の乱れが大きくなるため、ガス流量の少ないコア堆積用バーナの火炎の揺れが大きくなり、多孔質母材の長手方向にわたる屈折率分布の安定性が大きく乱される。
また、製造する多孔質母材の径が太くなると、製造開始直後から多孔質母材の成長した直胴部が上室に入るまでの間は、母材と上室の空隙の変化が大きくなる。このため上室と反応室との境、すなわち反応室入り口において、上室からの下向きの気流の線速が従来に比べはるかに大きく変化することになる。
【０００７】
排出されるべきガスおよび余剰ガラス微粒子の上昇を十分に抑えるように製造開始直後に調整されていたこの気流が、母材の直胴部が上室に入る頃にはコアの堆積を乱すほどの強い流れになるという問題がある。
このような問題を解決するため、特開平9-118537号公報や特開平11-343135号公報は、付着されなかった余剰ガラス微粒子の装置外への排出に配慮した装置を記載している。
【０００８】
特開平9-118537号公報は、反応室をコア用とクラッド用とに実質的に分離し、かつ、各反応室に設けた排気調整ダンパで排気引圧を個別に制御している。分離されたクラッド用反応室の排気引圧は従来よりも高く設定され、これによりクラッド用反応室の排気量を増加させてもコアの堆積を行う火炎は乱されず、安定して製造できるとしている。
しかしながら、この方法は反応室をコア用とクラッド用に実質的に分離し、排気引圧を個別に制御するのが困難であり、また、仕切り板の下面にコア堆積時の余剰ガラス微粒子が付着・堆積し、これが剥離落下して従来と同様の問題を生じる可能性を有している。
【０００９】
特開平11-343135号公報は、反応室のバーナ背後の側壁全面から給気し、これと対向する側壁に排気口を設け、さらに、多孔質母材を挟む両側壁に、多数のガス噴出し口を有するフローガイド壁を設けた装置を記載しており、これによって反応室の内壁に付着するガラス微粒子を減らすことができるとしている。
しかしながら、このような構成の装置は、コア堆積用バーナ周囲の気流は速く、また乱れており、その結果、コアの堆積は乱され、多孔質母材の長手方向にわたって安定した屈折率分布を得ることができない。
また、該公報の図１は、上蓋と駆動軸の空隙から大気が流入するのを防ぐために、上室の上部からシールガスを供給する様子を示しているが、上室に反応排気ガスや余剰ガラス微粒子の上室への侵入を防止するには不十分であった。
【００１０】
本発明は、ＶＡＤ法により多孔質母材を製造する装置において、余剰ガラス微粒子の排出効率を高め、気泡や異物が少なく、長手方向に光学特性の安定した多孔質母材の製造装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の多孔質母材の製造装置は、回転しつつ引き上げられる出発部材に、原料ガスの火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を堆積させて多孔質母材を製造する装置において、火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子の堆積が行なわれる反応室と、該反応室の上部に堆積によって形成された多孔質光ファイバ母材を引き上げ格納するための上室と、少なくとも１本のコア堆積用バーナとを有し、バーナが設置されている側の反応室側壁面の天井付近に沿ってスリット状の給気口を有し、この給気口と対向する側壁面に、形状が矩形状をなしその上辺が反応室の天井から 50mm 以内に位置するように設けられた排気口を有し、前記下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えてコア加熱用バーナが配置されていることを特徴としている。なお、反応室内には、さらに少なくとも１本のクラッド堆積用バーナが設けられている。
【００１２】
本発明の多孔質母材の製造装置において、給気口の長辺の幅は反応室の幅の75%以上である。また、排気口の水平方向の幅は、反応室の幅の75 %以上とされる。給気口からの給気線速は、３m/sec以上20 m/sec以下が好ましい。この給気口からの給気は給気口前後の差圧により行なわれ、給気口を通過する空気は管理された空気である。ここで管理された空気とは、フィルタを通した反応室外の空気、あるいはクラス1万以下のクリーンルームの空気とされる。また、上室は実質的に筒状の形状を有し、上室の上部から下方の反応室に向かう気流を併用することも好ましい態様であり、その際の反応室と上室の境界におけるガス流の線速は0.05m/sec以上とするのが望ましい。
【００１３】
また、反応室の排気口側の底面に、コア堆積位置よりも高い高床部を設けると良く、コアの堆積を安定させることができる。
反応室は、給気口と排気口を有する上部反応室と下部反応室から構成され、上部反応室の底面に下部反応室に通じる接続口が設けられ、下部反応室は上部反応室に通じる接続口以外に実質的な排気口を有していない。
【００１４】
上部反応室と下部反応室との接続口は、出発部材の回転軸を中心とし、製造しようとする多孔質母材の接続口を通過する部分の半径にほぼ50 mmを加えた値を半径とする円形状、あるいはこの円を給気口側と排気口側に分けたうちの排気口側の半円とこの半円の弦を給気口側壁面に投影した辺を対辺とする長方形とを結合した形状であり、かつ給気口の設けられた壁面以外の壁面からそれぞれ50 mm以上離れた位置に設けられている。
【００１５】
下部反応室内にコア堆積用バーナを配置し、上部反応室内にはクラッド堆積用バーナを配置した構成とする。また、下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えてコア加熱用バーナを配置した構成、あるいは下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えて実質的にコア加熱用バーナの役割も果たすクラッド堆積用バーナを配置した構成としても良く、このクラッド堆積用バーナによるクラッドの堆積は実質的に上部反応室で行われるように配置する。
またコア堆積用バーナを、センターコア堆積用の第１のコア堆積用バーナとサイドコア堆積用の第２のコア堆積用バーナで構成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多孔質母材の製造装置について、図を用いてさらに詳細に説明する。
図１〜４は、本発明の製造装置の正面概略縦断面図であり、図５，６はこれらの側面図であり、図５はバーナが設置されている側の側壁面を示し、図６はこれと対向する側壁面を示している。また、図７は上部反応室の底面を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ接続口の異なる態様を示している。なお、図１，２，４は、図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図であり、図３は、図７（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。さらに、図８は、給気口、上部反応室と下部反応室を仕切る隔離壁及び高床部を有していない従来の装置例を示している。
【００１７】
本発明の製造装置は、図１〜４に示すように、反応室のバーナが設置されている側の側壁面の天井付近に沿って設けられたスリット状の給気口１と、この給気口１と対向する側壁面に設けられた排気口２を有している。このような位置に設けられた給気口１から空気等のガスが給気されると、反応室の天井付近に給気口１から排気口２に向かうガス流が形成される。
そのため、バーナ火炎で生成されたガラス微粒子のうち多孔質母材３として堆積されなかった余剰ガラス微粒子の大部分は上昇し、上記ガス流に乗って速やかに反応室外に排出される。そのため、余剰ガラス微粒子が反応室の天井および側面に付着・堆積して、これが剥離・落下する可能性は大幅に小さくなる。
【００１８】
反応室の天井付近に定常流に近いガス流を形成するには、給気口１と排気口２の幅は広いほうが良く、いずれも反応室の幅の75%以上とするのが好ましい。同様の理由により、排気口２も給気口１同様に反応室の天井付近に、その上辺が反応室の天井から50mm以内に位置するように設けられる。また、天井付近に形成されるガス流に乗せて余剰ガラス微粒子を効果的に反応室外に排出させるには、給気口１における給気線速を３m/sec以上とするのが好ましい。このガス流は多孔質母材３に直接あたるため、給気線速が20 m/secを超えると多孔質母材３がこれに煽られて振動し、長手方向に均一な屈折率分布が得られなくなるので、給気線速は20 m/sec以下とするのが好ましい。
【００１９】
給気口１から供給されるガスとしては、空気か、あるいは反応に影響を及ぼさない窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス等が挙げられるが、コスト的に空気を使用するのが好ましい。
この種の製造装置においては、内部で生成される塩酸などの有毒なガスが装置の微小な隙間から反応室外に漏れ出さないように、反応室内を室外に対して負圧に設定する。これは排気口２にブロワなどを接続することで得られる。従って、給気口１から反応室内に外の空気が流入し、ガス流を形成する。
【００２０】
また、反応室内外の圧力差を適切に設定することで給気線速を所望の流速に調整することができる。しかしながら、給気される空気とともに微小なごみが反応室内に搬送されてくると、微小なごみは多孔質母材３に取り込まれ、異物や損失の原因となる。これを避けるために、この空気は管理されていることが好ましい。
これに対する本発明のひとつの好ましい形態では、給気口１に防塵フィルタ４を設置し、微小なごみが反応室内に流入するのを防いでいる。この防塵フィルタ４としては、例えばHEPAフィルタなどが挙げられる。また、別の好ましい形態では、製造装置をクリーンルーム内に設置することで、微小なごみを問題ないレベルまで減少することができる。
【００２１】
上室５には、形成された多孔質母材３が順次格納されていくが、この上室５として本発明では筒状のものを採用した。従来技術では、例えば特開平11-343135号公報に示されているように、上室の上部からシールガスを導入している。このとき、上室へのシールガスの導入が大気の反応室内への侵入を防止するためであれば、上室の横断面積に応じてこのシールガスの流量を変更する必要はない。
しかしながら、多孔質母材の大型化にともない、筒状の上室の径もより太径化が必要となる。その場合、反応室で生成される高温のガスや余剰ガラス微粒子が上昇気流に乗って上室内に侵入し、そこで冷却されて上室の壁面で水蒸気が凝縮し、さらに生成された塩酸がこの凝縮水に吸収されるため、これが上室内の掃除を困難にしている。
【００２２】
従って本発明では、上室５の上方から導入するガスの流量を増加させて上室内での水蒸気の凝縮を防止している。すなわち、反応室と上室の境界におけるガス流の線速が、多孔質母材３の製造開始から終了を通して、0.05 m/sec以上になるように調整することで防止することができる。ガス流の線速は、ガス流量と上室５の横断面積、反応室と上室の境界における多孔質母材３の横断面積から計算で求められる。
【００２３】
上述したように本発明において上室上部から導入されるガスは、従来技術とは異なり大気の反応室への侵入を防止するものではない。ここでのガスの導入は、反応室の給気口からのガスの導入と同様、管理されたものであれば大気であっても良く、別途準備された圧縮空気であっても良い。また、反応に影響を及ぼさない窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスでも差し支えないが、コスト的に空気が好ましい。
【００２４】
本発明では、反応室の上部に給気口１から排気口２へ向かう比較的速い流れを形成しているが、これにより、この流れの下側に循環する流れが発生する。この循環流がコアの堆積を乱す新たな要因となりうる。この循環流は、基本的には排気口２の下側の壁面に沿って床に向かう下向きの流れができ、さらに床に沿って給気口１のある壁面に向かう流れとなり、さらに給気口1のある壁面に沿って上昇し循環する流れとなる。
【００２５】
この床に沿った流れがコア堆積用バーナ１１の火炎を正面から煽ることになり、コアの安定した堆積を妨げる。
これを防止するため、本発明の好ましい形態では、図１〜４に示すように、排気口側に、コア堆積位置よりも高い位置に高床部６を設けている。これにより、上記の床に沿った流れは、基本的にはコア堆積位置よりも上部を流れることになり、この循環流によりコアへの堆積が乱されることはなく、安定した堆積が可能となる。
【００２６】
しかしながら、反応室内のガスの流れは非定常流であり、時折、バーナを挟んだ両側の壁面に沿って下向きの強い流れが突発的に生じ、これがコアの堆積を乱し、屈折率分布の局所的な変動となることが分かった。
これを防止するため、本発明のさらに好ましい形態では、図１，２，４に示すように、反応室を隔離壁７で仕切って上部反応室８と下部反応室９で構成し、多孔質母材３のコア部が貫通する位置に両反応室の接続口１０を設け、下部反応室９にはこの上部反応室８との接続口１０以外に実質的な排気口を有さない構成としている。両反応室の接続口１０は上部反応室８よりも狭い横断面積を有しており、この隔離壁７は実質的に高床部６の機能も果たすようになっている。
【００２７】
このような構成としたことにより、下部反応室９に、上記循環流や壁面に沿った下向きの強い流れが達することはなく、下部反応室内は実質的に気流の淀んだ状態となり、コア堆積用バーナ１１の火炎が気流によって乱されることはない。両反応室を仕切る隔離壁７は、コア堆積位置が下部反応室内に位置するように設けられている。下部反応室内に設けられたバーナの火炎で発生するガスや余剰ガラス微粒子は、接続口１０を通って上部反応室８に流出し、やがて排気口２から排出される。
【００２８】
本発明のより好ましい形態では、上記接続口１０の位置および大きさも規定される。下部反応室９を上記気流の淀んだ状態にするためには、接続口１０を大きくしすぎてはならない。特に、多孔質母材３の排気口側及びこれに隣接する壁面側に大きく開口していると十分な効果が得られない。
好ましい接続口１０の例を図７（ａ），（ｂ）に示す。図７（ａ）は図１，２又は図４の上部反応室８の底面を示し、接続口１０が円形状をなす例である。この接続口１０は、出発部材の回転軸を中心として製造される多孔質母材３の接続口における半径にほぼ50mmを加えた値を半径とする円に含まれる程度の大きさとするのが良い。
【００２９】
図７（ｂ）は、図３の上部反応室８の底面を示し、接続口１０は、上記半円とこの半円の弦を給気口側壁面に投影した辺を対辺とする長方形とを結合した長方形状、すなわち一端が半円の長方形状をなしている。
上記図７（ａ），（ｂ）のいずれの場合も、接続口１０は、給気口の設けられた壁面以外の壁面からそれぞれ50 mm以上離れた位置に、出発部材の周囲に20 mm以上の空隙を有するように設ける。
これによって下向きの流れが下部反応室９に流れ込むことがなく、下部反応室内を上記気流の淀んだ状態とすることができ、コア堆積用バーナの火炎が乱されることなく十分な効果が得られる。
【００３０】
また、逆に接続口１０が小さすぎて、接続口１０を貫通している多孔質母材３の出発部材との空隙が20 mmより狭くなると、下部反応室内に設けられたバーナの火炎で発生する各ガスや余剰ガラス微粒子がうまく上部反応室側に流出することができず、下部反応室９の天井（隔離壁７の下面）や接続口１０の内周に余剰ガラス微粒子が付着・成長し、これが剥離して浮遊し、多孔質母材３に付着して異物や気泡となることがある。さらに、接続口１０が狭くなると、上部反応室８と下部反応室９は実質的に分離され、両反応室の圧力差からこの接続口のわずかな空隙を通る気流が生じ、下部反応室９に設けられたバーナの火炎を乱すことになる。従って、本発明の好ましい形態では接続口１０と接続口における多孔質母材との空隙を約50 mmとしている。
【００３１】
ここまで本発明の製造装置について、主として反応室の横断面が長方形をなす装置について説明してきたが、本発明はこれに限られず、横断面が円形またはそれに類するものであっても本発明の範疇に含まれる。
また、コア堆積用バーナの火炎を乱さない程度であれば、下部反応室に給気口を設けても良い。
なお、このようにして製造された多孔質母材は、脱水、焼結ガラス化することで光ファイバ母材とされ、必要に応じて線引に適した太さに細径化してプリフォームとし、これを線引することで光ファイバとされる。
【００３２】
【実施例】
（実施例１）
図1に示した製造装置は、ＶＡＤ法により多孔質母材を製造するものであり、1辺が500 mmの立方体状の反応室の上部に半径130 mmの円柱状の上室５を有し、反応室の天井の中心と上室５の中心軸が一致するように接続された反応容器と、回転軸が上室５の中心軸に一致した上下動自在の回転シャフト（図示を省略）を有している。図に模式的に示したように、反応室のバーナが設置された側の壁面の天井から５ｍｍ下に幅480 mm高さ15 mmのスリット状の給気口１が設けられ、給気口１と対向する壁面の天井から５ｍｍ下に幅480 mm高さ200 mmの排気口２が設けられている。
【００３３】
また、反応室の給気口側には、底面から150 mmの高さに、中心がシャフトの回転軸と同心で多孔質母材の接続口を通過する部分の半径より50 mm大きい半径の円形の穴の開いた隔離壁７を設け、反応室を上部反応室８と下部反応室９に分割し、さらに、排気口側の底部は、隔離壁７と同レベルの高床部６とされている。下部反応室９には1本のコア堆積用バーナ１１と1本のコア加熱用バーナ１２を設置し、上部反応室８には2本のクラッド堆積用バーナ１３を設置した。
【００３４】
コア（出発部材）先端での堆積位置は、下部反応室９の底面から100 mmの高さとした。製造の開始から終了の間を通して、上室５の上部から300 l/minの空気を導入し、上室と反応室の境界における気流の線速を0.09 m/sec以上に維持した。給気口１には防塵フィルタ４としてHEPAフィルタを設置しており、これによって反応室外の空気は異物などの原因となるごみが除去されて反応室内に流入する。製造中、給気口１での給気線速が5 m/secとなるように、反応室の排気引圧を調整した。
コア堆積用バーナ１１には原料ガスとして、450 ml/minのSiCl4と25 ml/minのGeCl4を供給した。2本のクラッド堆積用バーナ１３には原料ガスとしてそれぞれ1.0 l/min、2.5 l/minのSiCl4を供給した。さらに、各堆積用バーナとコア加熱用バーナ１２にはそれぞれ燃焼ガスとしてH2、助燃ガスとしてO2を供給した。
【００３５】
このようにしてシングルモード光ファイバ用多孔質母材を製造したところ、外径が200 mmφでコアの外径40 mmφの多孔質母材ができ、生産速度は450 g/hrであった。製造の間を通して、上室内及び反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００３６】
（実施例２）
本実施例は、図２に示した装置をクラス1万のクリーンルーム内に設置し、給気口１に防塵フィルタ４を取り付けなかった例である。
バーナについては、1本のコア堆積用バーナ１１と、このコア堆積用バーナ１１に隣接して実質的にコア加熱用バーナの役割も果たすクラッド堆積用バーナ１４を1本下部反応室９に設置し、さらに1本のクラッド堆積用バーナ１３を上部反応室８に設置した。なお、下部反応室９に設置したクラッド堆積用バーナ１４は、クラッド部へのガラス微粒子の堆積が上部反応室内で行われるようにその位置を調整した。なお、本実施例の図２の装置は、上記防塵フィルタの有無及びバーナの種類と数を除き、実施例１の図１に示した装置と同一である。
【００３７】
図１のコア加熱用バーナ１２がないことを除けば、実施例１と同じガス条件でシングルモード光ファイバ用多孔質母材の製造を行い、外径が200 mmφでコアの外径が40 mmφの多孔質母材を製造した。このときの生産速度は450 g/hrである。製造中、上室内及び反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００３８】
（実施例３）
図３に示した装置をクラス1万のクリーンルーム内に設置し、給気口１には防塵フィルタ４を取り付けなかった。さらに、図７（ｂ）に上部反応室８の底面を模式的に示したように、隔離壁７の接続口１０を、中心を出発部材のほぼ回転軸上とする半径100 mmの円の半円と、この半円の弦を給気口側壁面に投影した辺を対辺とする長方形とを結合した長方形状とした。また、下部反応室９には、1本のセンターコア堆積用バーナ１５と1本のサイドコア堆積用バーナ１６を設置し、上部反応室８には、1本のクラッド堆積用バーナ１３を設置した。なお、本実施例の図３の装置は、上記防塵フィルタの有無、接続口の形状及びバーナの種類と数を除き、実施例１の図１に示した装置と同一である。
【００３９】
センターコア堆積用バーナ１５には原料ガスとして、100 ml/minのSiCl4と35 ml/minのGeCl4を供給した。サイドコア堆積用バーナ１６には原料ガスとして、500 ml/minのSiCl4と60 ml/minのGeCl4を供給した。クラッド堆積用バーナ１３には原料ガスとして2.5 l/minのSiCl4を供給した。さらに、各堆積用バーナに燃焼ガスとしてH2、助燃ガスとしてO2を供給した。
【００４０】
このようにして分散シフト光ファイバ用多孔質母材を製造したところ、外径が180 mmφでサイドコアの上記接続口部での外径が120 mmφの多孔質母材ができ、生産速度は300 g/hrであった。製造中、上室内及び反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００４１】
（実施例４）
本実施例の図4に示す装置は、下記接続口及びバーナの数と種類を除き、実施例２の図２に示された装置と同一である。
隔離壁７の接続口１０は、出発部材の回転軸を中心とする半径100 mmの円形に形成されている。また、1本のコア堆積用バーナ１１を下部反応室９に設置し、上部反応室８にはバーナを設置しなかった。コア堆積用バーナ１１には原料ガスとして、1.6 l/minのSiCl4と150 ml/minのGeCl4を、さらに燃焼ガスとしてH2、助燃ガスとしてO2を供給した。
【００４２】
このようにしてマルチモード光ファイバ用多孔質母材を製造したところ、外径が140 mmφの多孔質母材ができ、生産速度は140 g/hrであった。製造の間を通して、反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また、得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００４３】
（比較例１）
本比較例の図８に示す装置は、給気口１及び反応室の排気口側に高床部６を設けず、かつ反応室を上部反応室８と下部反応室９に分離する隔離壁７を設けなかった以外は、実施例２の図２の装置と同一である。その他の条件は、実施例２と同じにしてシングルモード光ファイバ用多孔質母材の製造を行ったところ、余剰ガラス微粒子が大量に反応室の天井部に付着・堆積し、製造半ばでこれが剥離・落下した。製造された多孔質母材をガラス化したところ、多数の異物や気泡が認められた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の多孔質母材の製造装置は、上記構成としたことにより、付着・堆積されなかった余剰のガラス微粒子は、反応室の天井付近を流れるガス流に乗って速やかに反応室外に排出される。特に、掃除の困難な上室への余剰ガラス微粒子や水蒸気の侵入が抑制され、製造後の装置の掃除が容易である。
また、余剰ガラス微粒子の多孔質母材への付着・堆積も抑制され、高品質で安定した多孔質母材を製造することができる。さらに、反応室内の循環流や壁面に沿った下向きの強い流れによって、コア堆積用バーナの火炎が乱されることはなく、長手方向に安定した屈折率分布が得られる。
本発明の製造装置を使用することにより、高品質で安定した光学特性を有するステップ型の屈折率分布を持ったシングルモード光ファイバ用多孔質母材、センターコアとサイドコアを持った分散シフトファイバ用多孔質母材、放物線型の屈折率分布を持ったマルチモード光ファイバ用多孔質母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図２】 本発明の実施例２の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図３】 本発明の実施例３の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図４】 本発明の実施例４の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図５】 本発明の製造装置の給気口側の壁面を示す概略正面図である。
【図６】 本発明の製造装置の排気口側の壁面を示す概略正面図である。
【図７】 本発明の製造装置の上部反応室の底面（隔離壁）を示し、（ａ），（ｂ）はそれぞれ異なる態様の接続口を示している。
【図８】 給気口、上部反応室と下部反応室を仕切る隔離壁及び高床部を有していない比較例１の装置例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１． 給気口
２． 排気口
３． 多孔質母材
４． 防塵フィルタ
５． 上室
６． 高床部
７． 隔離壁
８． 上部反応室
９． 下部反応室
１０． 接続口
１１． コア堆積用バーナ
１２． コア加熱用バーナ
１３． クラッド堆積用バーナ
１４． クラッド堆積用バーナ
１５． センターコア堆積用バーナ
１６． サイドコア堆積用バーナ
【発明の属する技術分野】
本発明はいわゆるＶＡＤ法で、高品質な光ファイバ母材を安定して製造することのできる多孔質光ファイバ母材の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法として、ＶＡＤ法はよく知られている。この方法では、回転しつつ上昇するシャフトに出発部材を取り付け、反応室内に垂下し、反応室内に設置されたコア堆積用バーナとクラッド堆積用バーナにより生成されたガラス微粒子を出発部材の先端に堆積させて、コア層とクラッド層からなる多孔質光ファイバ母材（以下、単に多孔質母材と称する）が製造される。
【０００３】
生成されたガラス微粒子の出発部材への堆積効率は100 %にはならず、付着・堆積されなかった余剰のガラス微粒子が製造の間を通して発生している。この余剰ガラス微粒子の大部分は、排気ガス等の他の気体とともに反応室に別途設けられた排気口より反応室外に排出される。しかしながら、バーナで生成されてから排出されるまでの間に、その一部は反応室の天井や側壁に付着する。
ガラス微粒子の生成は、一般的には原料ガスとしてSiCl4のような塩化物を酸水素火炎中に噴出し、火炎加水分解反応により行われる。この反応で生じる水蒸気や塩酸といった排気されるべきガスや出発部材に付着・堆積されなかった余剰ガラス微粒子は高温状態にあり、反応室の上部に設けられた上室に侵入しようとする。
【０００４】
上室は反応室ほど高温にならないので、上記のようなガスが侵入すると、水蒸気は凝縮して塩酸が上室の壁面に付着する。上室が金属製である場合には塩酸によって腐食される。たとえ腐食されにくい物質で上室が構成されていても、製造後の装置の掃除は困難で厄介である。さらに、余剰ガラス微粒子が塩酸で湿った壁面に付着し、製造後の装置の掃除をさらに困難にする。
また、余剰ガラス微粒子は、多孔質母材の表面に細かく樹形状に成長し、その後のガラス化工程で表面の微小な突起となり，屈折率分布測定の障害となる。
このような事態を避けるため、一般的に上室の上方から反応室に向けて、下向きの気流を生じさせるという対策が取られている。このことにより、上室内での余剰ガラス微粒子の壁面付着はある程度防止できるが、反応室内の天井や壁面への付着を防止することはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による製造方法は、多孔質母材の製造の後半において、反応室の内壁に付着・堆積したガラス微粒子が剥離・落下し、反応室内に飛散したガラス微粒子が製造中の多孔質母材に付着し、ガラス化後の光ファイバ母材中に気泡や異物を生じる原因となることがあった。
近年、光ファイバの需要の伸びとともに低コスト化が要求され、そのために光ファイバ母材の大型化が急務となっている。製造する光ファイバ母材を大きくするためには当然、原料供給量を増やす必要がある。原料供給量が増加すると、堆積効率が変化しなくても余剰ガラス微粒子は増加し、そのため従来技術では、上述のような反応室の内壁に付着・堆積したガラス微粒子が剥離する頻度の上昇は避けられなかった。
【０００６】
余剰ガラス微粒子の排出効率を高めるために、吸排気量を増加させるという方法が挙げられるが、この方法は、反応室内の気流の乱れが大きくなるため、ガス流量の少ないコア堆積用バーナの火炎の揺れが大きくなり、多孔質母材の長手方向にわたる屈折率分布の安定性が大きく乱される。
また、製造する多孔質母材の径が太くなると、製造開始直後から多孔質母材の成長した直胴部が上室に入るまでの間は、母材と上室の空隙の変化が大きくなる。このため上室と反応室との境、すなわち反応室入り口において、上室からの下向きの気流の線速が従来に比べはるかに大きく変化することになる。
【０００７】
排出されるべきガスおよび余剰ガラス微粒子の上昇を十分に抑えるように製造開始直後に調整されていたこの気流が、母材の直胴部が上室に入る頃にはコアの堆積を乱すほどの強い流れになるという問題がある。
このような問題を解決するため、特開平9-118537号公報や特開平11-343135号公報は、付着されなかった余剰ガラス微粒子の装置外への排出に配慮した装置を記載している。
【０００８】
特開平9-118537号公報は、反応室をコア用とクラッド用とに実質的に分離し、かつ、各反応室に設けた排気調整ダンパで排気引圧を個別に制御している。分離されたクラッド用反応室の排気引圧は従来よりも高く設定され、これによりクラッド用反応室の排気量を増加させてもコアの堆積を行う火炎は乱されず、安定して製造できるとしている。
しかしながら、この方法は反応室をコア用とクラッド用に実質的に分離し、排気引圧を個別に制御するのが困難であり、また、仕切り板の下面にコア堆積時の余剰ガラス微粒子が付着・堆積し、これが剥離落下して従来と同様の問題を生じる可能性を有している。
【０００９】
特開平11-343135号公報は、反応室のバーナ背後の側壁全面から給気し、これと対向する側壁に排気口を設け、さらに、多孔質母材を挟む両側壁に、多数のガス噴出し口を有するフローガイド壁を設けた装置を記載しており、これによって反応室の内壁に付着するガラス微粒子を減らすことができるとしている。
しかしながら、このような構成の装置は、コア堆積用バーナ周囲の気流は速く、また乱れており、その結果、コアの堆積は乱され、多孔質母材の長手方向にわたって安定した屈折率分布を得ることができない。
また、該公報の図１は、上蓋と駆動軸の空隙から大気が流入するのを防ぐために、上室の上部からシールガスを供給する様子を示しているが、上室に反応排気ガスや余剰ガラス微粒子の上室への侵入を防止するには不十分であった。
【００１０】
本発明は、ＶＡＤ法により多孔質母材を製造する装置において、余剰ガラス微粒子の排出効率を高め、気泡や異物が少なく、長手方向に光学特性の安定した多孔質母材の製造装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の多孔質母材の製造装置は、回転しつつ引き上げられる出発部材に、原料ガスの火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を堆積させて多孔質母材を製造する装置において、火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子の堆積が行なわれる反応室と、該反応室の上部に堆積によって形成された多孔質光ファイバ母材を引き上げ格納するための上室と、少なくとも１本のコア堆積用バーナとを有し、バーナが設置されている側の反応室側壁面の天井付近に沿ってスリット状の給気口を有し、この給気口と対向する側壁面に、形状が矩形状をなしその上辺が反応室の天井から 50mm 以内に位置するように設けられた排気口を有し、前記下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えてコア加熱用バーナが配置されていることを特徴としている。なお、反応室内には、さらに少なくとも１本のクラッド堆積用バーナが設けられている。
【００１２】
本発明の多孔質母材の製造装置において、給気口の長辺の幅は反応室の幅の75%以上である。また、排気口の水平方向の幅は、反応室の幅の75 %以上とされる。給気口からの給気線速は、３m/sec以上20 m/sec以下が好ましい。この給気口からの給気は給気口前後の差圧により行なわれ、給気口を通過する空気は管理された空気である。ここで管理された空気とは、フィルタを通した反応室外の空気、あるいはクラス1万以下のクリーンルームの空気とされる。また、上室は実質的に筒状の形状を有し、上室の上部から下方の反応室に向かう気流を併用することも好ましい態様であり、その際の反応室と上室の境界におけるガス流の線速は0.05m/sec以上とするのが望ましい。
【００１３】
また、反応室の排気口側の底面に、コア堆積位置よりも高い高床部を設けると良く、コアの堆積を安定させることができる。
反応室は、給気口と排気口を有する上部反応室と下部反応室から構成され、上部反応室の底面に下部反応室に通じる接続口が設けられ、下部反応室は上部反応室に通じる接続口以外に実質的な排気口を有していない。
【００１４】
上部反応室と下部反応室との接続口は、出発部材の回転軸を中心とし、製造しようとする多孔質母材の接続口を通過する部分の半径にほぼ50 mmを加えた値を半径とする円形状、あるいはこの円を給気口側と排気口側に分けたうちの排気口側の半円とこの半円の弦を給気口側壁面に投影した辺を対辺とする長方形とを結合した形状であり、かつ給気口の設けられた壁面以外の壁面からそれぞれ50 mm以上離れた位置に設けられている。
【００１５】
下部反応室内にコア堆積用バーナを配置し、上部反応室内にはクラッド堆積用バーナを配置した構成とする。また、下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えてコア加熱用バーナを配置した構成、あるいは下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えて実質的にコア加熱用バーナの役割も果たすクラッド堆積用バーナを配置した構成としても良く、このクラッド堆積用バーナによるクラッドの堆積は実質的に上部反応室で行われるように配置する。
またコア堆積用バーナを、センターコア堆積用の第１のコア堆積用バーナとサイドコア堆積用の第２のコア堆積用バーナで構成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多孔質母材の製造装置について、図を用いてさらに詳細に説明する。
図１〜４は、本発明の製造装置の正面概略縦断面図であり、図５，６はこれらの側面図であり、図５はバーナが設置されている側の側壁面を示し、図６はこれと対向する側壁面を示している。また、図７は上部反応室の底面を示し、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ接続口の異なる態様を示している。なお、図１，２，４は、図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図であり、図３は、図７（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。さらに、図８は、給気口、上部反応室と下部反応室を仕切る隔離壁及び高床部を有していない従来の装置例を示している。
【００１７】
本発明の製造装置は、図１〜４に示すように、反応室のバーナが設置されている側の側壁面の天井付近に沿って設けられたスリット状の給気口１と、この給気口１と対向する側壁面に設けられた排気口２を有している。このような位置に設けられた給気口１から空気等のガスが給気されると、反応室の天井付近に給気口１から排気口２に向かうガス流が形成される。
そのため、バーナ火炎で生成されたガラス微粒子のうち多孔質母材３として堆積されなかった余剰ガラス微粒子の大部分は上昇し、上記ガス流に乗って速やかに反応室外に排出される。そのため、余剰ガラス微粒子が反応室の天井および側面に付着・堆積して、これが剥離・落下する可能性は大幅に小さくなる。
【００１８】
反応室の天井付近に定常流に近いガス流を形成するには、給気口１と排気口２の幅は広いほうが良く、いずれも反応室の幅の75%以上とするのが好ましい。同様の理由により、排気口２も給気口１同様に反応室の天井付近に、その上辺が反応室の天井から50mm以内に位置するように設けられる。また、天井付近に形成されるガス流に乗せて余剰ガラス微粒子を効果的に反応室外に排出させるには、給気口１における給気線速を３m/sec以上とするのが好ましい。このガス流は多孔質母材３に直接あたるため、給気線速が20 m/secを超えると多孔質母材３がこれに煽られて振動し、長手方向に均一な屈折率分布が得られなくなるので、給気線速は20 m/sec以下とするのが好ましい。
【００１９】
給気口１から供給されるガスとしては、空気か、あるいは反応に影響を及ぼさない窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス等が挙げられるが、コスト的に空気を使用するのが好ましい。
この種の製造装置においては、内部で生成される塩酸などの有毒なガスが装置の微小な隙間から反応室外に漏れ出さないように、反応室内を室外に対して負圧に設定する。これは排気口２にブロワなどを接続することで得られる。従って、給気口１から反応室内に外の空気が流入し、ガス流を形成する。
【００２０】
また、反応室内外の圧力差を適切に設定することで給気線速を所望の流速に調整することができる。しかしながら、給気される空気とともに微小なごみが反応室内に搬送されてくると、微小なごみは多孔質母材３に取り込まれ、異物や損失の原因となる。これを避けるために、この空気は管理されていることが好ましい。
これに対する本発明のひとつの好ましい形態では、給気口１に防塵フィルタ４を設置し、微小なごみが反応室内に流入するのを防いでいる。この防塵フィルタ４としては、例えばHEPAフィルタなどが挙げられる。また、別の好ましい形態では、製造装置をクリーンルーム内に設置することで、微小なごみを問題ないレベルまで減少することができる。
【００２１】
上室５には、形成された多孔質母材３が順次格納されていくが、この上室５として本発明では筒状のものを採用した。従来技術では、例えば特開平11-343135号公報に示されているように、上室の上部からシールガスを導入している。このとき、上室へのシールガスの導入が大気の反応室内への侵入を防止するためであれば、上室の横断面積に応じてこのシールガスの流量を変更する必要はない。
しかしながら、多孔質母材の大型化にともない、筒状の上室の径もより太径化が必要となる。その場合、反応室で生成される高温のガスや余剰ガラス微粒子が上昇気流に乗って上室内に侵入し、そこで冷却されて上室の壁面で水蒸気が凝縮し、さらに生成された塩酸がこの凝縮水に吸収されるため、これが上室内の掃除を困難にしている。
【００２２】
従って本発明では、上室５の上方から導入するガスの流量を増加させて上室内での水蒸気の凝縮を防止している。すなわち、反応室と上室の境界におけるガス流の線速が、多孔質母材３の製造開始から終了を通して、0.05 m/sec以上になるように調整することで防止することができる。ガス流の線速は、ガス流量と上室５の横断面積、反応室と上室の境界における多孔質母材３の横断面積から計算で求められる。
【００２３】
上述したように本発明において上室上部から導入されるガスは、従来技術とは異なり大気の反応室への侵入を防止するものではない。ここでのガスの導入は、反応室の給気口からのガスの導入と同様、管理されたものであれば大気であっても良く、別途準備された圧縮空気であっても良い。また、反応に影響を及ぼさない窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスでも差し支えないが、コスト的に空気が好ましい。
【００２４】
本発明では、反応室の上部に給気口１から排気口２へ向かう比較的速い流れを形成しているが、これにより、この流れの下側に循環する流れが発生する。この循環流がコアの堆積を乱す新たな要因となりうる。この循環流は、基本的には排気口２の下側の壁面に沿って床に向かう下向きの流れができ、さらに床に沿って給気口１のある壁面に向かう流れとなり、さらに給気口1のある壁面に沿って上昇し循環する流れとなる。
【００２５】
この床に沿った流れがコア堆積用バーナ１１の火炎を正面から煽ることになり、コアの安定した堆積を妨げる。
これを防止するため、本発明の好ましい形態では、図１〜４に示すように、排気口側に、コア堆積位置よりも高い位置に高床部６を設けている。これにより、上記の床に沿った流れは、基本的にはコア堆積位置よりも上部を流れることになり、この循環流によりコアへの堆積が乱されることはなく、安定した堆積が可能となる。
【００２６】
しかしながら、反応室内のガスの流れは非定常流であり、時折、バーナを挟んだ両側の壁面に沿って下向きの強い流れが突発的に生じ、これがコアの堆積を乱し、屈折率分布の局所的な変動となることが分かった。
これを防止するため、本発明のさらに好ましい形態では、図１，２，４に示すように、反応室を隔離壁７で仕切って上部反応室８と下部反応室９で構成し、多孔質母材３のコア部が貫通する位置に両反応室の接続口１０を設け、下部反応室９にはこの上部反応室８との接続口１０以外に実質的な排気口を有さない構成としている。両反応室の接続口１０は上部反応室８よりも狭い横断面積を有しており、この隔離壁７は実質的に高床部６の機能も果たすようになっている。
【００２７】
このような構成としたことにより、下部反応室９に、上記循環流や壁面に沿った下向きの強い流れが達することはなく、下部反応室内は実質的に気流の淀んだ状態となり、コア堆積用バーナ１１の火炎が気流によって乱されることはない。両反応室を仕切る隔離壁７は、コア堆積位置が下部反応室内に位置するように設けられている。下部反応室内に設けられたバーナの火炎で発生するガスや余剰ガラス微粒子は、接続口１０を通って上部反応室８に流出し、やがて排気口２から排出される。
【００２８】
本発明のより好ましい形態では、上記接続口１０の位置および大きさも規定される。下部反応室９を上記気流の淀んだ状態にするためには、接続口１０を大きくしすぎてはならない。特に、多孔質母材３の排気口側及びこれに隣接する壁面側に大きく開口していると十分な効果が得られない。
好ましい接続口１０の例を図７（ａ），（ｂ）に示す。図７（ａ）は図１，２又は図４の上部反応室８の底面を示し、接続口１０が円形状をなす例である。この接続口１０は、出発部材の回転軸を中心として製造される多孔質母材３の接続口における半径にほぼ50mmを加えた値を半径とする円に含まれる程度の大きさとするのが良い。
【００２９】
図７（ｂ）は、図３の上部反応室８の底面を示し、接続口１０は、上記半円とこの半円の弦を給気口側壁面に投影した辺を対辺とする長方形とを結合した長方形状、すなわち一端が半円の長方形状をなしている。
上記図７（ａ），（ｂ）のいずれの場合も、接続口１０は、給気口の設けられた壁面以外の壁面からそれぞれ50 mm以上離れた位置に、出発部材の周囲に20 mm以上の空隙を有するように設ける。
これによって下向きの流れが下部反応室９に流れ込むことがなく、下部反応室内を上記気流の淀んだ状態とすることができ、コア堆積用バーナの火炎が乱されることなく十分な効果が得られる。
【００３０】
また、逆に接続口１０が小さすぎて、接続口１０を貫通している多孔質母材３の出発部材との空隙が20 mmより狭くなると、下部反応室内に設けられたバーナの火炎で発生する各ガスや余剰ガラス微粒子がうまく上部反応室側に流出することができず、下部反応室９の天井（隔離壁７の下面）や接続口１０の内周に余剰ガラス微粒子が付着・成長し、これが剥離して浮遊し、多孔質母材３に付着して異物や気泡となることがある。さらに、接続口１０が狭くなると、上部反応室８と下部反応室９は実質的に分離され、両反応室の圧力差からこの接続口のわずかな空隙を通る気流が生じ、下部反応室９に設けられたバーナの火炎を乱すことになる。従って、本発明の好ましい形態では接続口１０と接続口における多孔質母材との空隙を約50 mmとしている。
【００３１】
ここまで本発明の製造装置について、主として反応室の横断面が長方形をなす装置について説明してきたが、本発明はこれに限られず、横断面が円形またはそれに類するものであっても本発明の範疇に含まれる。
また、コア堆積用バーナの火炎を乱さない程度であれば、下部反応室に給気口を設けても良い。
なお、このようにして製造された多孔質母材は、脱水、焼結ガラス化することで光ファイバ母材とされ、必要に応じて線引に適した太さに細径化してプリフォームとし、これを線引することで光ファイバとされる。
【００３２】
【実施例】
（実施例１）
図1に示した製造装置は、ＶＡＤ法により多孔質母材を製造するものであり、1辺が500 mmの立方体状の反応室の上部に半径130 mmの円柱状の上室５を有し、反応室の天井の中心と上室５の中心軸が一致するように接続された反応容器と、回転軸が上室５の中心軸に一致した上下動自在の回転シャフト（図示を省略）を有している。図に模式的に示したように、反応室のバーナが設置された側の壁面の天井から５ｍｍ下に幅480 mm高さ15 mmのスリット状の給気口１が設けられ、給気口１と対向する壁面の天井から５ｍｍ下に幅480 mm高さ200 mmの排気口２が設けられている。
【００３３】
また、反応室の給気口側には、底面から150 mmの高さに、中心がシャフトの回転軸と同心で多孔質母材の接続口を通過する部分の半径より50 mm大きい半径の円形の穴の開いた隔離壁７を設け、反応室を上部反応室８と下部反応室９に分割し、さらに、排気口側の底部は、隔離壁７と同レベルの高床部６とされている。下部反応室９には1本のコア堆積用バーナ１１と1本のコア加熱用バーナ１２を設置し、上部反応室８には2本のクラッド堆積用バーナ１３を設置した。
【００３４】
コア（出発部材）先端での堆積位置は、下部反応室９の底面から100 mmの高さとした。製造の開始から終了の間を通して、上室５の上部から300 l/minの空気を導入し、上室と反応室の境界における気流の線速を0.09 m/sec以上に維持した。給気口１には防塵フィルタ４としてHEPAフィルタを設置しており、これによって反応室外の空気は異物などの原因となるごみが除去されて反応室内に流入する。製造中、給気口１での給気線速が5 m/secとなるように、反応室の排気引圧を調整した。
コア堆積用バーナ１１には原料ガスとして、450 ml/minのSiCl4と25 ml/minのGeCl4を供給した。2本のクラッド堆積用バーナ１３には原料ガスとしてそれぞれ1.0 l/min、2.5 l/minのSiCl4を供給した。さらに、各堆積用バーナとコア加熱用バーナ１２にはそれぞれ燃焼ガスとしてH2、助燃ガスとしてO2を供給した。
【００３５】
このようにしてシングルモード光ファイバ用多孔質母材を製造したところ、外径が200 mmφでコアの外径40 mmφの多孔質母材ができ、生産速度は450 g/hrであった。製造の間を通して、上室内及び反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００３６】
（実施例２）
本実施例は、図２に示した装置をクラス1万のクリーンルーム内に設置し、給気口１に防塵フィルタ４を取り付けなかった例である。
バーナについては、1本のコア堆積用バーナ１１と、このコア堆積用バーナ１１に隣接して実質的にコア加熱用バーナの役割も果たすクラッド堆積用バーナ１４を1本下部反応室９に設置し、さらに1本のクラッド堆積用バーナ１３を上部反応室８に設置した。なお、下部反応室９に設置したクラッド堆積用バーナ１４は、クラッド部へのガラス微粒子の堆積が上部反応室内で行われるようにその位置を調整した。なお、本実施例の図２の装置は、上記防塵フィルタの有無及びバーナの種類と数を除き、実施例１の図１に示した装置と同一である。
【００３７】
図１のコア加熱用バーナ１２がないことを除けば、実施例１と同じガス条件でシングルモード光ファイバ用多孔質母材の製造を行い、外径が200 mmφでコアの外径が40 mmφの多孔質母材を製造した。このときの生産速度は450 g/hrである。製造中、上室内及び反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００３８】
（実施例３）
図３に示した装置をクラス1万のクリーンルーム内に設置し、給気口１には防塵フィルタ４を取り付けなかった。さらに、図７（ｂ）に上部反応室８の底面を模式的に示したように、隔離壁７の接続口１０を、中心を出発部材のほぼ回転軸上とする半径100 mmの円の半円と、この半円の弦を給気口側壁面に投影した辺を対辺とする長方形とを結合した長方形状とした。また、下部反応室９には、1本のセンターコア堆積用バーナ１５と1本のサイドコア堆積用バーナ１６を設置し、上部反応室８には、1本のクラッド堆積用バーナ１３を設置した。なお、本実施例の図３の装置は、上記防塵フィルタの有無、接続口の形状及びバーナの種類と数を除き、実施例１の図１に示した装置と同一である。
【００３９】
センターコア堆積用バーナ１５には原料ガスとして、100 ml/minのSiCl4と35 ml/minのGeCl4を供給した。サイドコア堆積用バーナ１６には原料ガスとして、500 ml/minのSiCl4と60 ml/minのGeCl4を供給した。クラッド堆積用バーナ１３には原料ガスとして2.5 l/minのSiCl4を供給した。さらに、各堆積用バーナに燃焼ガスとしてH2、助燃ガスとしてO2を供給した。
【００４０】
このようにして分散シフト光ファイバ用多孔質母材を製造したところ、外径が180 mmφでサイドコアの上記接続口部での外径が120 mmφの多孔質母材ができ、生産速度は300 g/hrであった。製造中、上室内及び反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００４１】
（実施例４）
本実施例の図4に示す装置は、下記接続口及びバーナの数と種類を除き、実施例２の図２に示された装置と同一である。
隔離壁７の接続口１０は、出発部材の回転軸を中心とする半径100 mmの円形に形成されている。また、1本のコア堆積用バーナ１１を下部反応室９に設置し、上部反応室８にはバーナを設置しなかった。コア堆積用バーナ１１には原料ガスとして、1.6 l/minのSiCl4と150 ml/minのGeCl4を、さらに燃焼ガスとしてH2、助燃ガスとしてO2を供給した。
【００４２】
このようにしてマルチモード光ファイバ用多孔質母材を製造したところ、外径が140 mmφの多孔質母材ができ、生産速度は140 g/hrであった。製造の間を通して、反応室内の天井や壁面への余剰ガラス微粒子の付着・堆積は少なく、これが剥離し落下するようなことはなかった。また、得られた多孔質母材をガラス化して屈折率分布を測定したところ、長手方向で安定しており、優れた光学特性を有していた。
【００４３】
（比較例１）
本比較例の図８に示す装置は、給気口１及び反応室の排気口側に高床部６を設けず、かつ反応室を上部反応室８と下部反応室９に分離する隔離壁７を設けなかった以外は、実施例２の図２の装置と同一である。その他の条件は、実施例２と同じにしてシングルモード光ファイバ用多孔質母材の製造を行ったところ、余剰ガラス微粒子が大量に反応室の天井部に付着・堆積し、製造半ばでこれが剥離・落下した。製造された多孔質母材をガラス化したところ、多数の異物や気泡が認められた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の多孔質母材の製造装置は、上記構成としたことにより、付着・堆積されなかった余剰のガラス微粒子は、反応室の天井付近を流れるガス流に乗って速やかに反応室外に排出される。特に、掃除の困難な上室への余剰ガラス微粒子や水蒸気の侵入が抑制され、製造後の装置の掃除が容易である。
また、余剰ガラス微粒子の多孔質母材への付着・堆積も抑制され、高品質で安定した多孔質母材を製造することができる。さらに、反応室内の循環流や壁面に沿った下向きの強い流れによって、コア堆積用バーナの火炎が乱されることはなく、長手方向に安定した屈折率分布が得られる。
本発明の製造装置を使用することにより、高品質で安定した光学特性を有するステップ型の屈折率分布を持ったシングルモード光ファイバ用多孔質母材、センターコアとサイドコアを持った分散シフトファイバ用多孔質母材、放物線型の屈折率分布を持ったマルチモード光ファイバ用多孔質母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図２】 本発明の実施例２の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図３】 本発明の実施例３の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図４】 本発明の実施例４の製造装置の例を示す概略縦断面図である。
【図５】 本発明の製造装置の給気口側の壁面を示す概略正面図である。
【図６】 本発明の製造装置の排気口側の壁面を示す概略正面図である。
【図７】 本発明の製造装置の上部反応室の底面（隔離壁）を示し、（ａ），（ｂ）はそれぞれ異なる態様の接続口を示している。
【図８】 給気口、上部反応室と下部反応室を仕切る隔離壁及び高床部を有していない比較例１の装置例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１． 給気口
２． 排気口
３． 多孔質母材
４． 防塵フィルタ
５． 上室
６． 高床部
７． 隔離壁
８． 上部反応室
９． 下部反応室
１０． 接続口
１１． コア堆積用バーナ
１２． コア加熱用バーナ
１３． クラッド堆積用バーナ
１４． クラッド堆積用バーナ
１５． センターコア堆積用バーナ
１６． サイドコア堆積用バーナ
Claims (13)
- 回転しつつ引き上げられる出発部材に、原料ガスの火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を堆積させて多孔質光ファイバ母材を製造する装置において、火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子の堆積が行なわれる、コア堆積用バーナが配置された下部反応室とクラッド堆積用バーナが配置された上部反応室からなる反応室と、該反応室の上部に堆積によって形成された多孔質光ファイバ母材を引き上げ格納するための上室とを有し、前記下部反応室と上部反応室は、コア堆積位置よりも高い位置に配置された高床部と隔離壁で隔離されてなり、バーナが設置されている側の反応室側壁面の天井付近に沿ってスリット状の給気口を有し、該給気口と対向する側壁面に、形状が矩形状をなしその上辺が反応室の天井から 50mm 以内に位置するように設けられた排気口を有し、前記下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えてコア加熱用バーナが配置されていることを特徴とする多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記給気口の長辺の幅が、反応室の幅の75 %以上である請求項１に記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記排気口の水平方向の幅が、反応室の幅の75 %以上である請求項1又は２に記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記給気口からの給気線速が、３m/sec以上20 m/sec以下である請求項1乃至３のいずれかに記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記給気口からの給気が、給気口前後の差圧により行なわれ、給気口を通過する空気が管理された空気である請求項1乃至４のいずれかに記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記管理された空気が、フィルタを通した反応室外の空気である請求項５に記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記管理された空気が、クラス1万以下のクリーンルームの空気である請求項５に記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記上室が実質的に筒状の形状を有し、反応室と上室の境界におけるガス流の線速が0.05 m/sec以上である請求項１乃至７のいずれかに記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記反応室の底面が、コア堆積位置よりも高い高床部を有し、該高床部が排気口側の底面に設けられている請求項１乃至８のいずれかに記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記反応室が、前記給気口と排気口を有する上部反応室と下部反応室から構成され、上部反応室の底面に下部反応室に通じる接続口が設けられ、該下部反応室が上部反応室に通じる接続口以外に実質的な排気口を有していない請求項１乃至９のいずれかに記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記上部反応室と下部反応室との接続口が、製造しようとする多孔質光ファイバ母材の接続口を通過する部分の半径に約50 mmを加えた値を半径とし前記出発部材の回転軸を中心とする円形状、あるいはこの円の給気口側壁面に平行な直径とこの直径を給気口側壁面に投影した辺を辺とする長方形とこの円を結合した形状からなり、かつ給気口の設けられた壁面以外の壁面からそれぞれ50 mm以上離れている請求項１０に記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記下部反応室内に、コア堆積用バーナに加えて実質的にコア加熱用バーナの役割も果たすクラッド堆積用バーナを配置し、該クラッド堆積用バーナによるクラッドの堆積が実質的に上部反応室で行われる請求項１、１０又は１１のいずれかに記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
- 前記コア堆積用バーナが、センターコア堆積用の第１のコア堆積用バーナとサイドコア堆積用の第２のコア堆積用バーナで構成されている請求項１又は１２に記載の多孔質光ファイバ母材の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001319459A JP3998450B2 (ja) | 2000-10-18 | 2001-10-17 | 多孔質光ファイバ母材の製造装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-317555 | 2000-10-18 | ||
| JP2000317555 | 2000-10-18 | ||
| JP2001319459A JP3998450B2 (ja) | 2000-10-18 | 2001-10-17 | 多孔質光ファイバ母材の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002193633A JP2002193633A (ja) | 2002-07-10 |
| JP3998450B2 true JP3998450B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=18796321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001319459A Expired - Fee Related JP3998450B2 (ja) | 2000-10-18 | 2001-10-17 | 多孔質光ファイバ母材の製造装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20020043079A1 (ja) |
| EP (1) | EP1199285B1 (ja) |
| JP (1) | JP3998450B2 (ja) |
| KR (1) | KR100817195B1 (ja) |
| DE (1) | DE60121889T2 (ja) |
| TW (1) | TWI237624B (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100817195B1 (ko) * | 2000-10-18 | 2008-03-27 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 다공질 광섬유모재의 제조장치 |
| US20040079119A1 (en) * | 2002-10-23 | 2004-04-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho. | Apparatus for producing optical fiber preform |
| JP4454992B2 (ja) * | 2002-10-23 | 2010-04-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 光ファイバ母材製造装置 |
| JP4423068B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2010-03-03 | 信越化学工業株式会社 | 光ファイバ用多孔質母材の製造方法及びガラス母材 |
| JP4993337B2 (ja) * | 2006-02-09 | 2012-08-08 | 信越化学工業株式会社 | 多孔質ガラス母材の製造装置 |
| CN101652331B (zh) * | 2007-02-28 | 2013-05-08 | 信越化学工业株式会社 | 多孔质玻璃母材的制造装置 |
| FR2914298B1 (fr) * | 2007-03-27 | 2010-03-12 | Draka Comteq France | Procede et equipement de fabrication d'une preforme de fibre optique. |
| JP6565556B2 (ja) * | 2015-09-30 | 2019-08-28 | 住友電気工業株式会社 | ガラス母材の昇降装置 |
| JP6916023B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-08-11 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ多孔質母材の製造装置及び製造方法 |
| CN107986612B (zh) * | 2017-12-19 | 2020-01-14 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种vad制备光纤母材的装置 |
| CN108733430B (zh) * | 2018-05-22 | 2022-08-12 | 北京小米移动软件有限公司 | 应用程序的管理方法、装置及存储介质 |
| JP7404931B2 (ja) * | 2020-02-26 | 2023-12-26 | 住友電気工業株式会社 | ガラス母材の製造装置 |
| CN113511806B (zh) * | 2021-07-02 | 2023-03-21 | 浙江富通光纤技术有限公司 | 芯棒的加工方法 |
| CN114455827B (zh) * | 2022-01-13 | 2023-06-16 | 富通集团有限公司 | 光纤预制棒的加工方法以及光纤预制棒 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029651B2 (ja) * | 1982-06-25 | 1985-07-11 | 住友電気工業株式会社 | 光フアイバ用母材の製造装置 |
| JPH02221135A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Fujikura Ltd | 光ファイバ母材製造装置 |
| JP2592355B2 (ja) * | 1991-01-30 | 1997-03-19 | 矢崎総業株式会社 | 光ファイバ母材の製造方法 |
| JP3557070B2 (ja) * | 1997-03-06 | 2004-08-25 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ用多孔質ガラス母材製造装置 |
| JPH11268926A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-10-05 | Fujikura Ltd | 光ファイバ母材の製造方法 |
| JP3524426B2 (ja) * | 1999-04-02 | 2004-05-10 | 古河電気工業株式会社 | 多孔質光ファイバ母材の製造装置 |
| KR100817195B1 (ko) * | 2000-10-18 | 2008-03-27 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 다공질 광섬유모재의 제조장치 |
-
2001
- 2001-06-13 KR KR1020010033190A patent/KR100817195B1/ko active IP Right Grant
- 2001-07-13 TW TW090117181A patent/TWI237624B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-10-10 US US09/974,929 patent/US20020043079A1/en active Pending
- 2001-10-12 EP EP01124538A patent/EP1199285B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-12 DE DE60121889T patent/DE60121889T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-17 JP JP2001319459A patent/JP3998450B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-10-31 US US10/698,657 patent/US7082791B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20050210925A1 (en) | 2005-09-29 |
| JP2002193633A (ja) | 2002-07-10 |
| KR100817195B1 (ko) | 2008-03-27 |
| DE60121889T2 (de) | 2007-08-02 |
| DE60121889D1 (de) | 2006-09-14 |
| TWI237624B (en) | 2005-08-11 |
| EP1199285A2 (en) | 2002-04-24 |
| KR20020031277A (ko) | 2002-05-01 |
| EP1199285A3 (en) | 2003-04-02 |
| US7082791B2 (en) | 2006-08-01 |
| EP1199285B1 (en) | 2006-08-02 |
| US20020043079A1 (en) | 2002-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3998450B2 (ja) | 多孔質光ファイバ母材の製造装置 | |
| US7055345B2 (en) | Glass base material manufacturing apparatus and glass base material manufacturing method | |
| JPS6126505B2 (ja) | ||
| JP4438226B2 (ja) | 多孔質ガラス母材製造装置及び製造方法 | |
| KR101261095B1 (ko) | 다공질 유리 모재의 제조 장치 | |
| JP5150365B2 (ja) | 光ファイバ用ガラス母材の製造装置及び製造方法 | |
| JP4887270B2 (ja) | 光ファイバ用ガラス母材の製造装置及び製造方法 | |
| JP2006306652A (ja) | 多孔質ガラス母材の製造方法及びこれに用いる堆積用バーナ | |
| CN101652331B (zh) | 多孔质玻璃母材的制造装置 | |
| JP4993337B2 (ja) | 多孔質ガラス母材の製造装置 | |
| JP4857172B2 (ja) | 光ファイバ用ガラス母材の製造装置及び製造方法 | |
| JP4422928B2 (ja) | 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法及びその装置 | |
| JP4449272B2 (ja) | ガラス微粒子堆積体の製造方法 | |
| JP2004131303A (ja) | 排気フード装置及び排気方法並びにガラス母材の製造方法 | |
| JP3619637B2 (ja) | 多孔質光ファイバ母材の製造装置 | |
| JP2003040626A (ja) | ガラス微粒子堆積体の製造方法 | |
| JP2592355B2 (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 | |
| JPS6217037A (ja) | 光フアイバ用母材の製造方法 | |
| JPH0660023B2 (ja) | ガラス微粒子堆積体の製造方法 | |
| JPS6227344A (ja) | 光フアイバ用多孔質母材の製造方法 | |
| JP2001278634A (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 | |
| JP2003054957A (ja) | 多孔質ガラス母材の製造方法 | |
| JPH11116246A (ja) | 石英ガラススート堆積装置 | |
| JP2000044270A (ja) | 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060424 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060616 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070219 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070416 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070620 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070802 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070807 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130817 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |